谁有哈工大继续教育材料工程初级的作业,谢谢,着急。 2010年、2011年、2012年全要,谢谢!!!

1、轧制角,轧制力,咬入条件如何确定?
2、轧制建成条件是根据什么确定的?
3、何谓宽展与前滑,受那些因素影响?
4、何谓轧制力的方向及表达式?
5、何谓轧制功率,并给出表达式?
6、轧辊速度与轧制速度是否相同?给出轧制变形区速度的表达式?
7、轧辊直径Φ200mm,从h0=2mm厚板轧制到h1=1.4mm厚板材,计算出轧制角a0?
8、给出前滑值和中性面位置的关系式?并计算轧辊直径d=400mm,h0=3mm(轧前板厚),h1=2.1mm(轧后板厚),摩擦系数μ=0.2时的前滑值K1?
9、根据拉拔模具不同,有几种拉拔方法?
10、给出拉拔力的表达式?并说明拉拔力有几部分组成?
11、拉拔时摩擦为的表达式,并给示意图简要说明?
12、何谓拉拔角?优化的拉拔孔倾角的表达式是建立在什么条件下?估算出拉拔变形程度为0.2,摩擦系数为0.05时拉拔角为多少?
13、拉拔工艺为什么是建立在加工硬化基础之上?为什么拉拔一般均为冷拉拔或温拉拔?
14、挤压工艺怎么分类?何谓正挤压与反挤压?
15、何谓挤压比?挤压比与挤压变形程度的表达式?
16、何谓挤压模角?挤压死区怎么形成的,请用示意图说明?
17、挤压力由那两部分组成?并写出表达式?
18、挤压杆速度与挤压速度各指什么?给出变形区速度表达式并说明挤压速度主要取决那些初始条件?
19、镁的晶体结构及塑性变形的主要机制是什么?为什么镁的室温塑性差?
20、形变镁合金的主要种类?常用的形变镁合金的牌号?
2011年的问题
1、合金元素对钢性能的影响可归结为哪几方面?
2、分析工程结构钢的服役条件、性能要求?
3、比较渗碳钢和氮化钢在化学成分、热处理工艺和性能的差异?
4、什么是红硬性?如何度量?为什么它是高速钢的重要性能指标?
5、用合金化方式提高金属(合金)耐蚀性有哪些途径?
6、用位错理论分析蠕变三阶段?

1、 轧制角,轧制力,咬入条件如何确定?
答:轧制角:在入口平面和出口平面处的半径矢量之间的夹角。可以通过出入口轧件的厚度和轧辊直径计算得到。
轧制力:是由所有作用于几何变形区的正应力和摩擦剪应力的积分得到,其方向可由作用于轧制上的所有力的平衡确定。在实际生产中,常把合力的垂直分量称为“轧制力”。轧制力的大小可以通过轧制力公式计算的到,用变形抗力乘以接触面积,当然,要考虑弹性压扁。
咬入条件:与几乎所有其他的塑性成形方法不同,轧制过程需要一定的摩擦以使轧件与传动辊一接触就被咬入,并且接着被“拖过”几何变形区。当在轧制方向上起拖进作用的摩擦力分量大于或等于起推回作用的法向力分量时,咬入条件就满足
2、 轧制建成条件是根据什么确定的?
答:轧制建成条件是根据轧件是否完全充满几何变形区确定的,如果充满,则可以认为法向力和摩擦力作用几何变形区的中央(在 ),则轧制条件建成。即满足此公式:
3、 何谓宽展与前滑,受那些因素影响?
答:1)宽展:轧件在轧制的过程中,变形区的金属除了往纵向的流动外,还会有部分金属沿宽度方向流动,使宽度变化。这种现象叫宽展。其影响因素有:
增大的h/b比值使宽展增大;
增大的比值压下量 使宽展增大;
增大的轧辊直径d使宽度展增大;
增大的摩擦系数μ使宽展增大;
增大的强度 使宽展减小;
提高的温度θ使宽展减小;
增加的轧制速度υ使宽展减小。
2)前滑:在轧制的过程中,变形区中性面与出口间的金属流动速度会大于轧辊的速度,这种现象叫前滑。中性面的位置影响前滑的大小,中性面越靠近出口前滑值越小。
4、 何谓轧制力的方向及表达式?
答:轧制力由所有作用于几何变形区的正应力和摩擦剪应力的积分得到,其方向可由作用于轧制上的所有力的平衡确定。在实际生产中,常把合力的垂直分量称为“轧制力”。
对称轧制,即两个轧辊转速相等且直径相等,如图所示。

图 对称轧制时作用于轧件上的力
由于对称性,上、下轧制力相对于轧制线呈镜像对称。力平衡为
垂直方向:
水平方向:

轧制力相对于垂直线的倾角为

如果纵向拉力相等 以及在无纵向拉力的轧制 中,轧制力取垂直方向或平行于两个轧辊中心的连线。
5、 何谓轧制功率,并给出表达式?
答:从轧制力矩和轧辊角速度的乘积得出轧制功率,
表达式:

如果轧制力矩的单位是Nm,而轧辊转速的单位为min-1,则以单位为W的轧制功率公式为

6、 轧辊速度与轧制速度是否相同?给出轧制变形区速度的表达式?
答:轧辊速度与轧制速度不同。轧制速度是轧件出口的速度,比轧辊速度高。只有在中性面处(x=xF)轧件的速度才与轧辊速度相同(υ=υux)。
如图1-7所示。在中性面之前及之后得出相对速度为:在后滑区(NZ)有υrel=υx-υux<0,在前滑区(VZ)有υrel=υx-υux>0

7、 轧辊直径Φ200mm,从h0=2mm厚板轧制到h1=1.4mm厚板材,计算出轧制角a0?
解:根据 ,△h=2-1.4=0.6mm,r=200/2=100mm
解之,a0=4.4390
8、 给出前滑值和中性面位置的关系式?并计算轧辊直径d=400mm,h0=3mm(轧前板厚),h1=2.1mm(轧后板厚),摩擦系数μ=0.2时的前滑值K1?
答:前滑值和中性面位置的关系式:

d=400mm,h0=3mm,h1=2.1mm,μ=0.2 △h=3-2.1=0.9mm

将数值代入上式:得到a0=3.8440 K1=5.56
9、 根据拉拔模具不同,有几种拉拔方法?
答:两种,分别辊拔、模拔。
模拔是工件通过一包含在内的、在拉拔方向上固定的拉拔模具(拉拔模、拉拔环、拉拔孔)拉过。模具的内部被称为拉拔孔。
辊拔是将工件拉过一个由两个或更多个辊子形成的开口。这可被视为一种特殊方法,且主要是当模拔有特有的困难时才具有重要意义。

10、 给出拉拔力的表达式?并说明拉拔力有几部分组成?
答:拉拔力表达式:

拉拔力有三部分组成:理想量部分、摩擦部分、剪切部分

11、拉拔时摩擦为的表达式,并给示意图简要说明?
答:拉拔时摩擦力的表达式为
示意图:

          拉拔过程摩擦力作用
作用于外表面AM上的法向力为 (1)

一般常用的估算式 虽处于较安全一边,但是太粗略。对外表面AM从变形区几何学得到 近似为
最后用公式(2-30)和公式(2-31)得到摩擦力为
(2)
以及拉拔应力中的摩擦部分为
(3)
12、何谓拉拔角?优化的拉拔孔倾角的表达式是建立在什么条件下?估算出拉拔变形程度为0.2,摩擦系数为0.05时拉拔角为多少?
答:拉拔角是指拉拔孔的张开角,拉拔孔倾角的两倍。在过拉拔孔轴线的剖面中,内孔面的延长线的夹角。优化的拉拔孔倾角的表达式是建立在拉拔力F 比使拉拔件受上述损坏的力Fmax要小得多的条件下。拉拔变形程度为0.2,摩擦系数为0.05时拉拔角估算为140
13、拉拔工艺为什么是建立在加工硬化基础之上?为什么拉拔一般均为冷拉拔或温拉拔?
答:拉拔一般均为冷拉拔或温拉拔,在这种常温或低温的前提下金属变形时,加工硬化是必然的,所以拉拔工艺是建立在加工硬化基础之上。
14、挤压工艺怎么分类?何谓正挤压与反挤压?
答:挤压工艺分为直接挤压和间接挤压。正挤压是指坯料在挤压过程中相对于挤压筒作轴向位移的挤压方法;反挤压是指坯料和挤压筒之间无相对运动,空心挤压杆相对坯料运动的挤压方法。
15、何谓挤压比?挤压比与挤压变形程度的表达式?
答:挤压比是坯料横截面面积与条材横截面面积之比,表达式为A 0/A1

挤压变形程度的表达式是
16、何谓挤压模角?挤压死区怎么形成的,请用示意图说明?
答:挤压模角是指变形区/死区的边界面与坯料轴线间的角。
死区是在挤压变形的过程中,由于采用平模或者过大的挤压模角,使得边部距离模孔较远处的金属很难进入模孔,便形成了死区,如右图中的死区。
17、挤压力由那两部分组成?并写出表达式?
答:在正挤压方法中可将挤压力理解为变形力及坯料和挤压筒之间的摩擦力之和,表达式为:
在反挤压方法中,没有坯料和挤压筒之间的摩擦力(无相对运动),挤压力等于变形力:F=FU
18、挤压杆速度与挤压速度各指什么?给出变形区速度表达式并说明挤压速度主要取决那些初始条件?
答:挤压杆速度υ0是指坯料的人口速度;挤压速度υ1是指条材的出口速度。
变形区速度表达式:
挤压速度的大小受合金成分、铸坯组织特征、挤压方式、挤压制品形状的复杂性、润滑条件等的影响。
19、镁的晶体结构及塑性变形的主要机制是什么?为什么镁的室温塑性差?
答:镁具有密排六方的晶体结构(HCP);
塑性变形的主要机制是:根据Von Mises屈服准则,一般多晶体材料至少要5个独立的滑移系开动才能进行稳定的塑性变形。
室温变形时,镁只有基面滑移{0001}< >发生,仅能提供 3个几何滑移系和2个独立滑移系,不能满足Von Mises判据要求,因此,镁在室温下变形困难、塑性较差。
20、形变镁合金的主要种类?常用的形变镁合金的牌号?
答:变形镁合金的分类依据一般有两种:合金化学成分和是否可热处理强化。按化学成分变形镁合金主要可分为以下几类:镁-锂系合金、镁-猛系合金、镁-铝-锌-锰系合金、镁-锌-锆系合金、镁-稀土系合金以及镁-钍系合金。
根据是否可以进行热处理强化,变形镁合金又可分为可热处理强化变形镁合金(如MB7、MB15合金)和不可热处理强化变形镁合金(如MB1、MB2、MB3、MB5和MB8合金)。
国内主要变形镁合金的牌号MB1、MB2、MB3、MB5、MB6、MB7、MB8、MB15
一、合金元素对钢性能的影响可归结为哪几方面?
答:1、合金元素对钢常温力学性能的影响。
2、合金元素对钢高温力学性能的影响。
3、合金元素对钢低温力学性能的影响。
4、合金元素对钢焊接性能和切削加工性能的影响。
二、分析工程结构钢的服役条件、性能要求?
答:工程结构钢是指专门用来制造各种工程结构件的一大类钢种,如制造桥梁、船体、油井或矿井架、钢轨、高压容器、管道和建筑钢结构等。主要是承受各种载荷,要求有较高的屈服强度、良好的塑性和韧性,以保证工程结构的可靠性。由于工作环境是暴露在大气中,温度可低到-50℃,故要求低温韧性,并要求耐大气腐蚀。此外,工程结构件成形时,常需要剧烈的变形,如冷弯、冲压、剪切等,成形后常用焊接的方法连接起来,因此构件用钢还必须具有良好的焊接性和成形工艺性。
三、比较渗碳钢和氮化钢在化学成分、热处理工艺和性能的差异?
答:1、渗碳钢是一类重要的合金结构钢,这类钢的特点是用改变钢表面层化学成分的方法来获得特定的性能,以满足使用的要求。渗碳钢的基体碳含量(质量分数)一般都选择在0.15%~0.25%范围内。个别钢种的碳含量(质量分数)也有采用0.25%~0.35%的,但重要用途的零件和受冲击载荷较大的零件,碳含量一般均取0.20%以下。对一般零件,渗碳层的碳含量一般为0.8%~1.1%。
2、渗碳钢的热处理:渗碳后必须进行淬火和低温回火才能达到预期的目的。渗碳钢的常用热处理方法如下:

图3-16 渗碳钢的常用热处理工艺曲线
(1)直接淬火。一般是将零件自渗碳温度预冷至840℃左右,然后进油(或水)淬火淬火后还需低温回火,以消除淬火应力,降低脆性。
(2)一次淬火。对于要求较高的,或者由本质细晶粒钢制成的零件,可以采用渗碳后一 次淬火加低温回火处理,工艺渗碳后空冷或缓冷,然后重新加热淬火,最后低温回火。
(3)二次淬火。对于性能要求很高的零件,渗碳后应采用二次淬火法,第一次淬火加热温度在心部的Ac3以上(850℃~900%),目的是细化心部的组织,改善心部的性能,同时可以消除表层的网状碳化物。
3、渗碳钢的性能要求:渗碳钢要求心部材料具有必要的强度和适宜的韧性,同时还应具有足够高的表层残余压应力。不仅要求有硬而耐磨的表面层,以不致因过早磨损或接触疲劳破坏而报废,而且还要求有高强度和良好韧性的心部表面渗碳是满足这种要求的一个最主要的技术措施。
渗氮钢也叫氮化,是化学热处理中重要的工艺之一。适用于渗氮工艺的钢种,称为渗氮钢,亦称氮化钢。氮化是利用活性氮原子渗入钢件表面形成富氮硬化层的一种化学热处理。与渗碳相比,氮化后工作可获得更高的表面硬度(950HV~1200HV,相当于65~72HRC)和耐磨性,这种高硬度和耐磨性可以保持到560℃~600℃而不降低,故氮化钢具有很高的热稳定性,
渗氮钢的化学成分特点是在中碳钢的基础上,添加某些合金元素,以提高或改善其渗氮性能和其它力学性能。
从氮化的工艺性能考虑,要求在近可能短的时间内获得高硬度的、脆性上能满足要求的、足够深度的氮化层。氮化物形成元素在仪相中形成超显微的氮化物颗粒,对仅相起强化作用。形成的氮化物越细,弥散强化的作用越大。这类元素有Al、Cr、V、Ⅱ、Mo、Mn、W等。用作渗氮处理的钢一般都是中碳结构钢。钢中含有Al、Cr、Mo等合金元素时,渗氮处理的效果最好
由于钢经渗氮后在性能上有上述特点,以及在工艺上处理温度低(500℃~560℃),处理后又是缓冷,变形小,渗氮处理后不再需要进行机械加工,只要精磨和抛光即可,因此渗氮处理得到了广泛的应用。
在交变载荷下工作,既要求高疲劳强度又要求耐磨损的零件,以及要求尺寸精密、热处理变形小、耐热、耐蚀、抗磨损的零件等,都需要进行渗氮处理。氮化的主要缺点是氮化需要的时间较长,成本高,且氮化层薄而脆,不耐冲击。

4、什么是红硬性?如何度量?为什么它是高速钢的重要性能指标?
答:⑴、红硬性是指材料在经过一定温度下保持一定时间后所能保持其硬度的能力如高速钢。
⑵、如何度量?
正常回火后高速钢硬度为63~66HRC,其组织为回火马氏体+碳化物+少量残留奥氏体。
⑶、为什么它是高速钢的重要性能指标?
高速钢的铸态组织中存在大量分布不均匀的粗大碳化物,对高速钢刀具的质量和使用寿命有极大影响。粗大碳化物在淬火加热时溶解少,减小了奥氏体内合金度,使热处理后刃具的硬度、回火抗力和耐磨性下降,高速钢的抗弯强度和挠度也随碳化物不均匀程度的增加而降低。因此碳化物的均匀分布程度是考核高速钢的主要技术质量指标之一
5、用合金化方式提高金属(合金)耐蚀性有哪些途径?
答:解决工程中的腐蚀问题,可以从提高不锈钢本身的耐蚀性、降低环境介质的腐蚀性、改进没纠等方面来进行。就提高不锈钢本身的耐蚀性来说,可以有下列途径:
(1)提高不锈钢基体的电极电位,或形成稳定钝化区,来降低原电池电动势。
(2)使钢具有单相组织,减少微电池的数量。
(3)使钢表而生成稳定的表面保护膜,如钢中加Si、Al、Cr等,在许多腐蚀和氧化的场合能形成致密的保护膜,提高钢的耐蚀性。
(4)采用机械保护措施和表面覆盖层,如表面电化学涂覆处理、发蓝及涂漆等。
6、用位错理论分析蠕变三阶段?
答:在高温蠕变条件下,由于热激活,就有可能使滑移面上塞积的位错进行攀移,形成小角度亚晶界(此即高温回复阶段的多边化),从而导致金属材料的软化,使滑移继续进行。在高温蠕变条件下,由于晶界强度降低,其变形量就大,有时甚至占总蠕变变形量的一半,这是蠕变变形的特点之一。蠕变第一阶段以晶内滑移和晶界滑动方式产生变形。位错刚开始运动时,障碍较少,蠕变速度较快。随后位错逐渐塞积、位错密度逐渐增大,晶格畸变不断增加,造成形变强化。在高温下,位错虽可通过攀移形成亚晶而产生回复软化,但位错攀移的驱动力来自晶格畸变能的降低。在蠕变初期由于晶格畸变能较小,所以回复软化过程不太明显。蠕变第二阶段,晶内变形以位错滑移和攀移方式交替进行,晶界变形以滑动和迁移方式交替进行。晶内滑移和晶界滑动使金属强化,但位错攀移和晶界迁移则使金属软化。由于强化和软化的交替作用,当达到平衡时,就使蠕变速度保持恒定。蠕变发展到第三阶段,由于裂纹迅速扩展,蠕变速度加快。当裂纹达到临界尺寸便产生蠕变断裂。
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第1个回答  2012-06-01
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